本發(fā)明涉及電機(jī)測速領(lǐng)域，特別涉及一種車速測量方法。

背景技術(shù)：

目前，在汽車試驗上采用的速度測量系統(tǒng)主要有第五輪儀法、相對式光電編碼器法和gps相對定位法；第五輪儀有兩種：一種是常規(guī)的接觸式第五輪儀，它的測距傳感器由外周長設(shè)定的測量輪(第五輪)和電脈沖發(fā)生器兩部分組成，測量輪每轉(zhuǎn)動一個角度，脈沖發(fā)生器就產(chǎn)生一個電脈沖信號，這個角度大小與測量輪的滾動周長相對應(yīng)，保證測量輪每行駛一定距離，脈沖發(fā)生器就輸出一個脈沖信號。計算機(jī)對這些脈沖進(jìn)行計算，得到距離值；一種是光電式非接觸式第五輪儀，利用光學(xué)原理測量出車輛與地面的相對移動距離信號，車輛行駛時，非接觸式第五輪儀光源發(fā)出的光垂直照射地面，空間濾光片傳感器接受地面反射來的光信號，把其轉(zhuǎn)換為電信號輸送到主機(jī)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理，得到速度。光電式編碼器使用測周法或測頻法，通過測量相連脈沖的間隔時間或單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換算出車速；gps相對定位法是用安裝在實驗車頂部的gps移動站，記錄車輛行駛過程中衛(wèi)星的原始星歷文件，與基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)相參照解算出實驗車的行駛軌跡，從而求解車速。

這幾種測速方法分別存在如下問題，影響測速的精度。接觸式第五輪儀價格較低，在低、中速范圍尚能滿足一般測試需要，其缺點(diǎn)是輪圈直徑有誤差；光電式非接觸式第五輪儀價格比接觸式第五輪儀高一些，精度也有明顯提高，但在潮濕的低附著系數(shù)路面上測量時非常容易出現(xiàn)信號丟失現(xiàn)象；光電式編碼器在路況和安裝不當(dāng)時會使編碼器在行使過程中產(chǎn)生抖動，影響測量精度；gps車速測試系統(tǒng)，體積小，攜帶、安裝方便，而且安裝后即可進(jìn)行工作，不需要進(jìn)行繁雜的調(diào)試，測量不受路面情況限制，但價格昂貴；另外，由于是靠衛(wèi)星來定位，當(dāng)車輛穿行在城市高樓區(qū)、立交橋、林蔭道和隧道等處時，常出現(xiàn)衛(wèi)星信號遮擋問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種體積小，攜帶、安裝方便，實時性好，不受路面狀況的限制，也不受到所在位置的限制的車速測量方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種車速測量方法，包括如下步驟：

(1)搭建電動車試驗裝置，電動車試驗裝置包括：

一電動車；

一控制電動車工作的驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置由電機(jī)和舵機(jī)組成；

一聲音傳感器，聲音傳感器用于采集電動車運(yùn)行時的噪聲頻率；

一光耦測速裝置，光耦測速裝置用于采集反應(yīng)電動車運(yùn)行時的車速脈沖信息；

一上位機(jī)，上位機(jī)自帶matlab軟件；

一單片機(jī)，單片機(jī)通過wifi與上位機(jī)通信，實時將電動車運(yùn)行時的噪聲頻率和車速脈沖信息傳送至上位機(jī)，并接收上位機(jī)發(fā)出的修改電機(jī)轉(zhuǎn)速指令以更改電動車速度；

(2)通過上位機(jī)程序調(diào)整電動車的速度，電動車試驗裝置中的聲音傳感器和光耦測速裝置采集不同速度下電動車運(yùn)行時的噪聲頻率和車速脈沖信息；

(3)經(jīng)過多次調(diào)整電動車的速度，得到大量電動車噪聲頻率和車速脈沖信息；

(4)通過誤差分析手段分別處理上述所得噪聲頻率和車速脈沖信息的數(shù)據(jù)，首先去除粗大誤差，即求得測量數(shù)據(jù)的平均值后，利用3σ準(zhǔn)則，將超出范圍的數(shù)據(jù)剔除；最終通過單片機(jī)將符合要求的噪聲頻率和車速脈沖信息傳送至上位機(jī)；

(5)利用上位機(jī)自帶的matlab軟件對剩下噪聲頻率與車速進(jìn)行擬合，得到擬合公式為：

f(x)＝(x-783.7)/7.54

其中，x為噪聲頻率，單位為hz，取值范圍1300～2000；

f(x)為車速,單位為cm/s；

通過matlab軟件計算出參數(shù)783.7的置信區(qū)間為603.9089～963.5439，7.54的置信區(qū)間為6.3022～8.7782，兩個參數(shù)都在各自的置信區(qū)間內(nèi)；如果計算測量的每組噪聲頻率數(shù)據(jù)和對應(yīng)的速度數(shù)據(jù)的殘差，也分布在各自的置信區(qū)間內(nèi)，則該擬合公式是有效的；

(6)將建立好的電動車噪聲頻率和速度之間的擬合公式編寫出對應(yīng)的程序，下載到電動車試驗裝置中的單片機(jī)中；

(7)在使用時，去除光耦測速裝置，僅通過聲音傳感器采集噪聲頻率，單片機(jī)經(jīng)過擬合公式就可實時計算出當(dāng)前車速。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述聲音傳感器靠近電機(jī)安裝。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述光耦測速裝置由碼盤和紅外對射傳感器組成。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述單片機(jī)為stm32f103rct6單片機(jī)。

在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(2)中通過上位機(jī)程序調(diào)整電動車速度的具體做法為，上位機(jī)發(fā)出修改電機(jī)轉(zhuǎn)速指令，單片機(jī)接收指令，并通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)電動車速度的改變。

通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明體積小，攜帶、安裝方便，實時性好，不受路面狀況的限制，也不受到所在位置的限制；且可用于多種領(lǐng)域電機(jī)測速，能夠達(dá)到準(zhǔn)確、便宜、易于使用、維修簡便的效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明數(shù)據(jù)采集流程圖；

圖3為本發(fā)明噪聲頻率和車速之間的擬合曲線圖；

圖中數(shù)字和字母所表示的相應(yīng)部件名稱：

10、電機(jī)20、舵機(jī)30、聲音傳感器40、光耦測速裝置41、碼盤42、紅外對射傳感器50、上位機(jī)60、單片機(jī)70、濾波放大電路80、信號處理電路。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

參見圖1至圖3所示，本發(fā)明公開了一種車速測量方法，包括如下步驟：

(1)搭建電動車試驗裝置，電動車試驗裝置包括：

一電動車；

一控制電動車工作的驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置由電機(jī)10和舵機(jī)20組成；

一聲音傳感器30，聲音傳感器30配備濾波放大電路70用于采集電動車運(yùn)行時的噪聲頻率和幅值信息，聲音傳感器30靠近電機(jī)安裝，其能夠使噪聲頻率的測量數(shù)據(jù)相對準(zhǔn)確；

一光耦測速裝置40，光耦測速裝置40配備信號處理電路90用于采集反應(yīng)電動車運(yùn)行時的車速脈沖信息；光耦測速裝置40由碼盤41和紅外對射傳感器42組成；

一上位機(jī)50，上位機(jī)50自帶matlab軟件；

一單片機(jī)60，單片機(jī)60為stm32f103rct6單片機(jī)，單片機(jī)60通過wifi與上位機(jī)50通信，實時將電動車運(yùn)行時的噪聲頻率和車速脈沖信息傳送至上位機(jī)50，并接收上位機(jī)50發(fā)出的修改電機(jī)轉(zhuǎn)速指令以更改電動車速度；

(2)通過上位機(jī)程序調(diào)整電動車的速度，上位機(jī)50發(fā)出修改電機(jī)轉(zhuǎn)速指令，單片機(jī)接收指令，并通過改變電機(jī)10轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)電動車速度的改變；電動車試驗裝置中的聲音傳感器30采集不同速度下電動車運(yùn)行時的噪聲頻率和幅值信息，光耦測速裝置40采集不同速度下電動車運(yùn)行時的車速脈沖信息；

(3)經(jīng)過多次調(diào)整電動車的速度，得到大量電動車噪聲頻率、幅值信息以及車速脈沖信息；

(4)通過誤差分析手段分別去除上述所得噪聲頻率和車速脈沖信息中的不合理數(shù)據(jù)，首先去除粗大誤差，即求得測量數(shù)據(jù)的平均值后，利用3σ準(zhǔn)則，將超出范圍的數(shù)據(jù)剔除；最終單片機(jī)60通過wifi將符合要求(合理數(shù)據(jù))的噪聲頻率和車速傳送至上位機(jī)50；

(5)上位機(jī)50利用自帶的matlab軟件對符合要求(合理數(shù)據(jù))的噪聲頻率與車速進(jìn)行擬合，得到擬合公式為：

f(x)＝(x-783.7)/7.54

其中，x為噪聲頻率，單位為hz，取值范圍1300～2000；

f(x)為車速,單位為cm/s；

通過matlab軟件計算出參數(shù)783.7的置信區(qū)間為603.9089～963.5439，7.54的置信區(qū)間為6.3022～8.7782，兩個參數(shù)都在各自的置信區(qū)間內(nèi)；如果計算測量的每組噪聲頻率數(shù)據(jù)和對應(yīng)的速度數(shù)據(jù)的殘差，也分布在各自的置信區(qū)間內(nèi)，則該擬合公式是有效的；

(6)將建立好的電動車噪聲頻率和速度之間的擬合公式編寫出對應(yīng)的程序，下載到電動車試驗裝置中的單片機(jī)中；

(7)在使用時，去除光耦測速裝置，僅通過聲音傳感器30采集噪聲頻率，單片機(jī)經(jīng)過擬合公式就可實時計算出當(dāng)前車速。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。